專利名稱：趨膚效應(yīng)演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種趨膚效應(yīng)演示儀，特別是涉及一種使用中空鐵磁質(zhì)材料演示電磁場(chǎng)趨膚效應(yīng)現(xiàn)象。
背景技術(shù)：
目前常見(jiàn)趨膚效應(yīng)演示儀是在實(shí)心鐵質(zhì)細(xì)桿的表面和頂端中心處聯(lián)接兩個(gè)完全相同的小電珠，利用實(shí)心鐵質(zhì)細(xì)桿作導(dǎo)體傳播電磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)小電珠發(fā)光，根據(jù)小電珠明暗變化演示不同頻率的電磁場(chǎng)在鐵質(zhì)細(xì)桿內(nèi)傳播時(shí)的分布情況。問(wèn)題是在國(guó)內(nèi)不少的普通物理教材和一些文獻(xiàn)中對(duì)于趨膚效應(yīng)現(xiàn)象都用渦旋電流來(lái)解釋認(rèn)為趨膚效應(yīng)是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象，前提是假設(shè)導(dǎo)體內(nèi)部存在交變電流，變化的電流在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)又在導(dǎo)體中激發(fā)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生渦旋電流， 并且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與渦流之間有相位差存在。這種渦流與原來(lái)電流疊加的結(jié)果總是增大導(dǎo)體邊緣的電流密度，同時(shí)使導(dǎo)體內(nèi)部的電流密度減小，隨著電流的頻率增大產(chǎn)生明顯的趨膚現(xiàn)象。這種模型雖然簡(jiǎn)單直觀，但在理論上是不確切的，也容易對(duì)趨膚效應(yīng)產(chǎn)生誤解，建立一個(gè)錯(cuò)誤的模型輸入電流頻率越大，趨膚效應(yīng)現(xiàn)象越明顯，認(rèn)為只有在高頻時(shí)才會(huì)發(fā)生趨膚效應(yīng)，低頻時(shí)不發(fā)生；認(rèn)為交變電流產(chǎn)生的趨膚效應(yīng)是一種電流從導(dǎo)體的軸線開始逐漸向外表皮集中的效應(yīng)，而與實(shí)際的形成過(guò)程恰好相反。目前的演示儀器沒(méi)能有效解決上述誤解。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的趨膚效應(yīng)演示儀器的缺陷和不足，本實(shí)用新型提供一種趨膚效應(yīng)演示儀，該演示儀采用中空式的結(jié)構(gòu)，在鐵磁質(zhì)圓杯杯底部中心固定鐵質(zhì)細(xì)桿，分別在鐵杯外壁和細(xì)桿頂端固定相同小電珠，再用絕緣支架固定鐵杯，細(xì)桿，通過(guò)插頭與可調(diào)諧交變電流輸出平臺(tái)聯(lián)通。利用可調(diào)諧交變電流輸出平臺(tái)輸出不同頻率交流電，通過(guò)鐵磁質(zhì)圓杯和鐵質(zhì)細(xì)桿傳播電磁場(chǎng)。根據(jù)二個(gè)完全相同小電珠明暗變化可判斷出不同頻率的電磁場(chǎng)在鐵杯和細(xì)桿中分布情況，繼而演示趨膚效應(yīng)與頻率間關(guān)系。本實(shí)用新型解決問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是演示儀器由磁導(dǎo)率很大的鐵磁質(zhì)材料圓杯、兩根橫截面較小的鐵質(zhì)細(xì)桿、絕緣固定支架、二個(gè)完全相同小電珠和可調(diào)諧交變電流輸出平臺(tái)組合而成。演示儀器結(jié)構(gòu)由上而下分別是兩支完全相同固定在絕緣支架上的鐵杯、鐵質(zhì)細(xì)桿固定在鐵杯內(nèi)的底部中心，二者一體化；兩只完全相同的小電珠分別固定在鐵杯的外壁上和鐵質(zhì)細(xì)桿頂端。通過(guò)插頭與可調(diào)諧交變電流輸出平臺(tái)連接。采用圓杯形鐵磁質(zhì)材料相當(dāng)于大截面導(dǎo)線，因此即使輸入電流頻率相對(duì)較低時(shí)也會(huì)發(fā)生趨膚效應(yīng)現(xiàn)象，不只是高頻時(shí)才會(huì)發(fā)生。圓型鐵杯內(nèi)部中空，可切斷渦流，電流無(wú)法從導(dǎo)線的軸線逐漸向鐵杯外表皮集中，避免造成趨膚效應(yīng)是交變電流從導(dǎo)線的軸線開始逐漸向外表皮集中的假象。本實(shí)用新型的有益效果是可以直觀演示不同頻率的電磁場(chǎng)在鐵磁質(zhì)中傳播時(shí)的分布規(guī)律，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，反映的物理過(guò)程更加直觀、清晰、全面，可加深對(duì)趨膚效應(yīng)的理解。

圖I是趨膚效應(yīng)演示儀示意圖。圖中1-圓型鐵杯，2-小電珠一，3-鐵質(zhì)細(xì)桿，4-插頭，5-絕緣固定支架，6-可調(diào)諧交變電流輸出平臺(tái)，7-小電珠二。
具體實(shí)施方式
在圖I中，該裝置結(jié)構(gòu)由上而下分別是兩支完全相同的圓型鐵杯I固定在絕緣支架5上、兩只完全相同的小電珠一和小電珠二分別聯(lián)接在圓型鐵杯I的外壁上和鐵質(zhì)細(xì)桿3頂端。通過(guò)插頭4與可調(diào)諧交變電流輸出平臺(tái)6連接。利用可調(diào)諧交變電流輸出平臺(tái)輸出不同頻率交流電，用鐵磁質(zhì)圓杯和鐵質(zhì)細(xì)桿傳播電磁場(chǎng)。通過(guò)二個(gè)完全相同小電珠明暗 變化可判斷出電磁場(chǎng)在鐵杯和細(xì)桿中分布情況，繼而演示趨膚效應(yīng)與頻率間關(guān)系。
權(quán)利要求1.一種趨膚效應(yīng)演示儀，由鐵磁質(zhì)圓杯，細(xì)桿，小電珠，絕緣支架和可調(diào)諧交變電流輸出平臺(tái)組成，其特征是采用中空式的結(jié)構(gòu)，用鐵磁質(zhì)圓杯和固定在杯底部中心鐵質(zhì)細(xì)桿傳播電磁場(chǎng)，分別在鐵杯外壁和細(xì)桿頂端固定相同小電珠一和小電珠二，再利用絕緣支架固定鐵杯，細(xì)桿，通過(guò)插頭與可調(diào)諧交變電流輸出平臺(tái)聯(lián)通。
專利摘要一種趨膚效應(yīng)演示儀，演示電磁場(chǎng)傳播特性的，采用中空式的結(jié)構(gòu)，用鐵磁質(zhì)圓杯和固定在杯底部中心鐵質(zhì)細(xì)桿傳播電磁場(chǎng)。分別在鐵杯外壁和細(xì)桿頂端固定相同小電珠一和小電珠二，再利用絕緣支架固定鐵杯，細(xì)桿，通過(guò)插頭與可調(diào)諧交變電流輸出平臺(tái)聯(lián)通。利用可調(diào)諧交變電流輸出平臺(tái)輸出不同頻率交流電，通過(guò)二個(gè)完全相同小電珠明暗變化可判斷出電磁場(chǎng)在鐵杯和細(xì)桿中傳播時(shí)分布情況，繼而演示趨膚效應(yīng)與頻率間關(guān)系。
文檔編號(hào)G09B23/18GK202534232SQ20122001812
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者姜洪喜, 杜廣環(huán), 母麗華 申請(qǐng)人:姜洪喜, 杜廣環(huán), 母麗華